恒星运动轨迹证实爱因斯坦广义相对论的预言

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恒星运动轨迹证实爱因斯坦广义相对论的预言

爱因斯坦在科学上的成就在百年来可以说无人可及。但是,因为超前的理论,其相对论自诞生以来一直被质疑。然而,随着科学技术的发展,我们观测宇宙的技术越来越先进,不管是尺度还是精度都日渐提高,相对论里的理论也随之一点点被所观测现象证实。

恒星S2绕人马座A黑洞公转轨迹

一颗名为S2的恒星绕银河系中心超大质量黑洞旋转。科学家们数十年来对S2运行轨道进行观察,发现其轨道并非一个固定的椭圆,而是像一个螺旋图像一样规律变动,这一现象被称为Schwarzschild进动,从而证明了广义相对论的预测。

这是首次在超大质量黑洞周围探测到Schwarzschild进动,证明即使在最极端的引力环境中来观察天体运行轨迹,相对论预测仍是正确的。

广义相对论方程可以用来精确的预测天体运行轨道的变化,而方程计算结果与数十年来科学家对S2的观察结果非常吻合。

德国天体物理学家雷因哈德·根泽尔说:“爱因斯坦的广义相对论预言,一个物体围绕另一个物体的束缚轨道并不像牛顿引力那样是闭合的,而是在运动平面上前进的过程。这一理论曾经在水星围绕太阳的轨道上得到证实,也是广义相对论的第一个证据。一百年后的今天,在银河系的中心,我们发现了同样的广义相对论效应。”

S2绕银河系中心黑洞(人马座A)的公转周期为16年。它是银河系中心最接近黑洞的恒星之一,与黑洞的距离只有太阳到海王星距离的四倍多。这个距离在我们太阳系中,似乎非常遥远,但是放到人马座A黑洞这样的巨无霸周围,确实近的惊人。黑洞的引力作用使得S2公转速度非常快甚至达到光速的3%左右。

1992年以来,科学家对S2持续观察,在2018年和2019年,就曾根据数据推断广义相对论的正确,而这次重力协作组织总结了从1992年至2019年底的330多个观测数据从而得出S2公转轨道Schwarzschild进动与广义相对论预测相符的结论。同时也完全掩盖了曾经对此发表的各种结论的光芒。

科学家们不仅仅只是发现了S2进动与广义相对论吻合,通过观测,证据表明人马座A黑洞的质量约为太阳质量的400万倍,而通过相对论方程计算,人马座A黑洞的质量同样与之吻合。由此,还可以精准推出人马座A周围微小黑洞存在的可能以及暗物质是否存在等等,这对于理解超大质量黑洞的形成和演化具有重大意义。

这项研究被发表在天文学和天体物理学上。

广袤的宇宙中存在太多的神秘,而我们人类却只有听、视、嗅、味、触这五种方式来对其感知,且这些感知范围对宇宙存在来说还都很狭窄。对宇宙观察越深,越发现人来的渺小,期待科学的力量给我们带来更广泛的方式来认识宇宙,接触宇宙,开发宇宙。

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